Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ

[Schertler]

Здравствуйте!

В предыдущей теме я обратился к Вам за информацией про динамические капсюли от наушников, которые отлично могут служить во внутренней пикап-системе для акустической гитары.... нужно лишь усилить чувствительность, которая где-то в районе до 1 мВ !!

Пожалуйста, подскажите и/или прокоментируйте варианты схем, которые я сам тоже буду предлагать.
На этот момент, для подобной ситуации с мини-габаритным, низко-вольтажным предусилителем для динамических головок чаще всего раасматривается предусилитель с общим эмиттером, который по всем параметрам идеально подходит для этой задачи.

Вот базовые варианты схем:



Полезен будет каждый конкретный случай с подобной задачей.......

Всем спасибо за участие и поддержку!

[Гоша]

это всё естественно ?

Естественно.

то есть, реальное усиление под мои конкретные динамические микрофоны = 250мВ ??

Нет.
У тебя на два входа поданы СОВЕРШЕННО ИДЕНТИЧНЫЕ сигналы. В микшере они сложились, и получился сигнал УДВОЕННОЙ амплитуды.
Это не значит, что Кус каждого канала увеличился. Это ты как бы замкнул оба входа и подключил один микрофон.
Попробуй задать в одном из источников сигнала сдвиг фазы 180 градусов, и посмотри, что получится на выходе.

---------- Сообщение добавлено 17:49 ---------- Предыдущее сообщение было 15:35 ----------

[Schertler]

Естественно.

Нет.
У тебя на два входа поданы СОВЕРШЕННО ИДЕНТИЧНЫЕ сигналы. В микшере они сложились, и получился сигнал УДВОЕННОЙ амплитуды.
Это не значит, что Кус каждого канала увеличился. Это ты как бы замкнул оба входа и подключил один микрофон.
Попробуй задать в одном из источников сигнала сдвиг фазы 180 градусов, и посмотри, что получится на выходе.

---------- Сообщение добавлено 17:49 ---------- Предыдущее сообщение было 15:35 ----------

У источников в параметрах я вижу только одну Оконку AC Phase сразу после AC Amplitude ........ туда указать ?
Я указал -180: тоже самые 250мВ !
Указал -1: опять !

Как правильно указать сдвиг фазы ?

[Гоша]

Параметр называется Phi(deg).
Он находится несколькими строчками ниже частоты. Кажется, вторая снизу.
А то, что ты регулировал, это фаза источника для АС анализа. К анализу tran отношения не имеет.
Что мы все о железках?
Для любителей отлавливать сотые доли % нелинейных искажений предлагаю развлечение.
В архиве два .wav файла, so1 и so2. Они одинаковы по размеру, разрешению и частоте дискретизации. Содержат один и тот же гитарный пассаж. Но один из них представлен оригиналом, а второй - результат пропускания через схему, позволяющую получить заданный коэффициент искажений.
Прошу ответить на несколько вопросов.
1. Различаете ли вы достоверно звук одного и другого файла?
2. Если да, какой из файлов содержит "оригинал"?
3. Какой, навскидку, % КНИ в искаженном файле?
Прошу аудиоредакторами не пользоваться, а ориентироваться только на слух.

[Schertler]

По конкурсу "Отгадай Искажения"......
Если просто слушать и не напрягать слух для подобной оценки, то почти идентичны ....... а если напрягаться, то наверное 1-й аудио фрагмент чуть хромает.... на какой % не смогу определить, так как никогда в жизни не приходилось оценивать-определять в числовых измерениях ...... може 0.1%........
Но, не исключено, что файлы просто копии.......


Обратно к серьёзным задачам

Поставил Фазу источника -180, на выходе получил 18мВ вместо 250мВ !
И как это читать ?

С однополярным питанием его тоже можно не ставить, но придется ставить еще 2 между движками потенциометров регулировки громкости и входными резисторами микшера. Если этого не сделать, то будет шуршать при регулировке.

Нужно убедиться, что правильно понимаю совет, верно ли это отражается на рисунке?

[Гоша]

По конкурсу "Отгадай Искажения"......
Если просто слушать и не напрягать слух для подобной оценки, то почти идентичны ....... а если напрягаться, то наверное 1-й аудио фрагмент чуть хромает.... на какой % не смогу определить, так как никогда в жизни не приходилось оценивать-определять в числовых измерениях ...... може 0.1%........
Но, не исключено, что файлы просто копии.......


Обратно к серьёзным задачам

Поставил Фазу источника -180, на выходе получил 18мВ вместо 250мВ !
И как это читать ?

В файле so1 чуть больше 5 (ПЯТИ)% нелинейных искажений. Причем жестких, с высокими уровнями нечетных гармоник.
Для меня это является пределом чувствительности нелинейных искажений для такого типа сигналов.
Это к вопросу, какой уровень НИ допустим для гитарного усилителя. Все, что меньше - в принципе допустимо без заметной потери качества.
...........
К серьезному.
Если вдобавок поставишь одинаковые сопротивления источников сигнала, то получишь практически 0 на выходе.
Объясняется это просто. Два сигнала одной частоты, но находящиеся в противофазе ( сдвинутые один относительно другого на 180 градусов) поступают на сумматор (микшер) и там суммируются. А поскольку в противофазе, то вычитаются.
У тебя в симуляторе в качестве входных сигналов применяются простые, гармонические источники сигнала. Это значительно упрощает анализ. Но иногда приводит к таким "виртуальным" эффектам. Надо просто помнить об этом, чтобы не возникало нездоровых сенсаций.
В природе не существует одинаковых сигналов, поэтому на практике сигналы с разных входов не будут ни удваиваться (сигналы в фазе), ни взаимовычитаться (сигналы в противофазе) намвыходе микшера. А будут как то смешиваться, как и положено.
У меня опять отобрали компьютер, так что нарисую подключение потенциометров попозже.

[Schertler]

В природе не существует одинаковых сигналов, поэтому на практике сигналы с разных входов не будут ни удваиваться (сигналы в фазе), ни взаимовычитаться (сигналы в противофазе) намвыходе микшера. А будут как то смешиваться, как и положено.
У меня опять отобрали компьютер, так что нарисую подключение потенциометров попозже.

Важный вопрос по PHASE, который всегда присутствует в гитарной электронике, и про который пишут, что ДВА и/или БОЛЕЕ ИСТОЧНИКА в ПРОТИВОФАЗЕ друг друга ПОДАВЛЯЮТ !!! А в нашем случае источники это пикапы-звукосниматели, которых в инструменте может несколько ...... у меня ДВА !

Итак, этот вопрос я задавал американской компании K&K Pickups выпускающая разные пикап-системы: пьезо, микрофонные, эл-магнитные.....
Речь шла и ситуации с двумя Пьезо-элемениами, которые должны быть установлены на деке инструмента (внутри) в разных местах, один около розетки, а второй допустим за Бриджем (нижний порожек).......
По всем известным канонам и правилам такая ситуация подлежит к диагностике, что узнать НЕ ИМЕЮТ ЛИ ПИКАПЫ РАЗНОСТЬ ФАЗ, потому как в таком случае ОНИ БУДУТ ДРУГ ДРУГА ПОДАВЛЯТЬ ..... ну а если простыми словами, то в местах совпадения "+" фазы одного с "-" фазой второго даст нам потерю конкретного с конкретной частотой, то есть в звуко-воспроизводящей электронику ПОПАСТЬ смогут не все ЗВУКИ ......

Так я понимаю эту тематику...... ваше мнение, что во всём этом реально есть верного, и не нужно ли в этой пикап-системе учесть с этими динамическими микрофонами ???

[Гоша]

Ну теоретически все правильно.
А практически...
Вот у тебя есть два микрофона. Их можно электрически подключить как в фазе, так и в противофазе.
Если мембраны микрофонов будут колебаться АБСОЛЮТНО одинаково, то в первом случае произойдет сложение электрических сигналов, во втором - вычитание.
На практике мембраны никогда не колеблются абсолютно одинаково. Микрофоны неизбежно стоят в разных местах хотя бы потому, что имеют ненулевые размеры. А звуковая волна имеет конечную скорость, и добегает до каждого микрофона за разное время. Происходит сдвиг фаз, при этом немаловажно, что он зависит от частоты. Поэтому место расположения микрофонов относительно друг друга влияет на суммарный сигнал значительно больше, чем их фазировка.
Когда говорят о гитарных пикапах, чаще всего имеют в виду электромагнитные звукосниматели. Здесь за счет фазировки можно добиться интересных эффектов.
Возьмем случай двух пикапов - нэкового и бриджевого. Предположим для простоты, что электрически они совершенно одинаковы.
Гитарная струна за счет нелинейных эффектов и взаимодействия с корпусом, колеблется не по чистой синусоиде. В ней возбуждаются различные моды (гармоники) и даже бегущие волны. Это значит, что в каждой точке струна колеблется по сложному закону, отличающемуся от точки к точке. Первое, что наиболее заметно, это то, что в спектре некового пикапа больше низкочастотных составляющих, а у бриджевого - больше высокочастотных.
Если включить пикапы в фазе, то амплитуда увеличится, но спектр будет тоже суммированным. А если включить противофазно, то некоторые спектральные составляющие взаимовычтутся, а некоторые сложатся. Амплитуда, в общем случае, уменьшится, но звук будет совсем другим.
Например, у меня в гитарном преампе есть возможность переключать фазу одного из пикапов. И возможность зависимого изменения уровня (балансировки) каждого пикапа. В режиме "фаза" все обычно, а в режиме "противофаза" можно подобрать такое значения регулятора балансировки, когда основной тон практически подавляется, а обертона складываются. На слух это воспринимается как игра на октаву выше.
В твоем случае фазировка производится рчень просто. Надо будет просто поменять полярность подключения одного из капсюлей, исходя из того, какой звук будет больше нравиться.

[mellowman]

1. Различаете ли вы достоверно звук одного и другого файла?

9 раз прогнал абх тест:

Test #1 [ A / A ]
Test #2 [ A / A ]
Test #3 [ B / A ]
Test #4 [ A / B ]
Test #5 [ B / B ]
Test #6 [ B / B ]
Test #7 [ A / A ]
Test #8 [ B / B ]
Test #9 [ A / A ]

[Гоша]

9 раз прогнал абх тест:

Извини, что такое абх тест? Честно, не знаю.
А , понял. ABX.
Ну значит с высокой вероятностью отличаешь 5% искажений.
В телефонах слушал?
Опыт нечистый - слушал уже после объявления результата

[Schertler]

Ну теоретически все правильно.
А практически...
Вот у тебя есть два микрофона. Их можно электрически подключить как в фазе, так и в противофазе.
Если мембраны микрофонов будут колебаться АБСОЛЮТНО одинаково, то в первом случае произойдет сложение электрических сигналов, во втором - вычитание.
На практике мембраны никогда не колеблются абсолютно одинаково. Микрофоны неизбежно стоят в разных местах хотя бы потому, что имеют ненулевые размеры. А звуковая волна имеет конечную скорость, и добегает до каждого микрофона за разное время. Происходит сдвиг фаз, при этом немаловажно, что он зависит от частоты. Поэтому место расположения микрофонов относительно друг друга влияет на суммарный сигнал значительно больше, чем их фазировка.
Когда говорят о гитарных пикапах, чаще всего имеют в виду электромагнитные звукосниматели. Здесь за счет фазировки можно добиться интересных эффектов.
Возьмем случай двух пикапов - нэкового и бриджевого. Предположим для простоты, что электрически они совершенно одинаковы.
Гитарная струна за счет нелинейных эффектов и взаимодействия с корпусом, колеблется не по чистой синусоиде. В ней возбуждаются различные моды (гармоники) и даже бегущие волны. Это значит, что в каждой точке струна колеблется по сложному закону, отличающемуся от точки к точке. Первое, что наиболее заметно, это то, что в спектре некового пикапа больше низкочастотных составляющих, а у бриджевого - больше высокочастотных.
Если включить пикапы в фазе, то амплитуда увеличится, но спектр будет тоже суммированным. А если включить противофазно, то некоторые спектральные составляющие взаимовычтутся, а некоторые сложатся. Амплитуда, в общем случае, уменьшится, но звук будет совсем другим.
Например, у меня в гитарном преампе есть возможность переключать фазу одного из пикапов. И возможность зависимого изменения уровня (балансировки) каждого пикапа. В режиме "фаза" все обычно, а в режиме "противофаза" можно подобрать такое значения регулятора балансировки, когда основной тон практически подавляется, а обертона складываются. На слух это воспринимается как игра на октаву выше.
В твоем случае фазировка производится рчень просто. Надо будет просто поменять полярность подключения одного из капсюлей, исходя из того, какой звук будет больше нравиться.

Понятно, это больше относится к разному звучанию, чем какой-то серьёзной проблеме, даже потенциально !!

Я ещё спрашивал про конденсаторы на ножки пота......

И ещё, у вас во вставленной Виртуальной Земле стоит только один конденсатор, это правило или просто достаточно? я поставил и второй, всё опять работает.....

И, третий вопрос про суммирование двух микрофонов: есть версия суммирования в одном поте типа Панорама, то есть первый нарастает второй убывает, и наоборот как на рисунке....... в каком-то смысле это может быть практично, а технически есть выгода в шумах и т.п. ??

[mellowman]

В телефонах слушал?

Ага, DT250

Опыт нечистый - слушал уже после объявления результата

Был б я гитаристом, то и без объявления выкинул искажающий, если бы хотел мягкий звук, или наоборот, взял его, если надо чуть погрязнее 1% на том же семпле сложнее было бы услышать

[Гоша]

1% на том же семпле сложнее было бы услышать

Так и я о том же.
По твоей наводке установил Foobar (раньше такого рода тестами не интересовался). 5% - 16 из 16, хотя ухи уже старенькие, даже аудиограмма показывает изменения.
А с 3% - практически не различаю.
Хотя у меня есть сомнения, правильно ли я искажал. Делал это очень грубо, а искажения считал симулятор по его методике.
Надо бы сделать на функциональном источнике bV, но я не знаю, как туда запихнуть фазу гармоник, а переходить на комплексную переменную как-то лениво.

без объявления выкинул искажающий

А если бы на нем было написано 0,05%?

у вас во вставленной Виртуальной Земле стоит только один конденсатор, это правило или просто достаточно? я поставил и второй, всё опять работает.....

Этого и достаточно, и правильно. Тебе уже здесь ТРИ раза говорили, что нужно сделать, чтобы получить правильные диаграммы:

---------- Сообщение добавлено 10:46 ---------- Предыдущее сообщение было 10:42 ----------

включи между правым выводом конденсатора С22 и общим резистор на 100к

Интересно, сколько страниц потребуется чтобы подключить 10kΩ к земле от out2?

Поэтому воспользуйся советом mellowman и моим, соедини точку Out с землей резистором. И будет тебе счастье.

Потенциометр Панорама это и есть описанный мною ранее потенциометр Балансировка.
Имеет право на жизнь, но тогда нужен еще один общий регулятор громкости.
Вариант включения потенциометров в микшере:

[Schertler]

Спасибо!

1. Виртуальная Земля: пусть стоят два конденсатора, так симметричнее А резисторы 100кОм это стандарт, или можно и другой номинал ? я помню, было прдложено ставить и 10кОм ......

2. Потенциометр: на выходе первого каскада и так стоит электролит, надо будет поставить только второй после Пота......

3. Панорама: а какой номинал лучше ставить, в этом варианте стоит 500кОм.....

4. Громкость на выходе 300мВ: а разве нельзя поставить такой же пот как на первом каскаде ? у меня такой и стоит в комбо ......

[Гоша]

Schertler,
1. Это непринципиально. Наличие там резистора любого номинала просто укажет симулятору, что выходной вывод конденсатора подтянут к земле, он это учтет и правильно покажет отсутствие постоянки на выходе. В железе этот резистор можно не ставить.
2. Хозяин - барин.
3. Номинал зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала.
4. Не понял вопроса.

[Schertler]

Schertler,
1. Это непринципиально. Наличие там резистора любого номинала просто укажет симулятору, что выходной вывод конденсатора подтянут к земле, он это учтет и правильно покажет отсутствие постоянки на выходе. В железе этот резистор можно не ставить.
2. Хозяин - барин.
3. Номинал зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала.
4. Не понял вопроса.

1. Виртуальная Земля: то есть, Резисторы только для симуляции ? а реально в железе, поставить просто два конденсатора ? чуть сбилась ориентировка, в симуляции одно, а в реальности можно или нужно иначе ......

3. Панорама: внутреннее сопротивление сигнала у нас 1кОм согласно повторителю, получается, два сигнала нужно панорамить одним потом..... вообще-то, можно поставить и сдвоенный пот 50кОм зеркально, будет тоже самое...... верно ?

4. Пот Громкость на выходе 300мВ: я имел ввиду такой же метод регулировки выхода, на рисунке стоит регулятор на выходе ОУ:

[Гоша]

Виртуальная Земля: то есть, Резисторы только для симуляции

Виртуальная земля здесь не при чем. Это особенность работы симулятора. Он сначала вычисляет так называемую operating point, то есть что будет, когда в схеме закончатся все переходные процессы после включения питания. Видимо, в старой версии была неточность в этом. А во в всем остальном все работало нормально.
В новой версии уже учли и убрали эту неточность.
При эксплуатации устройства никто никогда не вычисляет operation point. Поэтому и резистор необязателен. Он обязателен только для симулятора.
3. Не морочь голову. Ставь два нормальных регулятора. Это удобнее.
4. Все правильно. Только параметр Т в свойствах потенциометра нужно поставить Т=1. А то при Т=0,5 движек находится в среднем положении и уменьшает напряжение на выходе Out в два раза.
С этим потенциометром симуляция должна правильно происходить и без конденсатора между точкой соединения резисторов и инвертирующим входом ОУ микшера, и с конденсатором .

---------- Сообщение добавлено 14:04 ---------- Предыдущее сообщение было 14:02 ----------

выходной вывод конденсатора подтянут к земле

Неточно выразился. Подтянут к общему.

[Schertler]

Спасибо ещё много много раз!
Всё ясно пока......


Сейчас наблюдаю и сравниваю обе схемы ОУ и Рассыпуха...... очень интересный факт:

1. Обе схемы имеют выход - 300мВ

Однако:
Рассыпуха - Искажения 0.005% (!!!), Шумы 66.664µV
ОУ - Искажения ОУ - 0.1%, Шумы 50.324µV


По искажениям Рассыпуха имеет 200-ное превосходство, но шумы у неё выше на 15µV


Вот симуляции обе, я в принципе ничего не трогал, входные параметры идентичны:



3 - Way.rar

[semimat]

Коллеги, благодаря этой теме с её многочисленными ответвлениями и повторами (для лучшего усвоения материала) я возможно-таки тоже научусь работать с LTspice! Уже за одно это спасибо её участникам: автору проекта (неутомимому генератору вопросов) и группе "техподдержки" проекта (терпеливой команде знатоков)! Чтобы поднять настроение и передохнуть предлагаю посмотреть, как такая техническая поддержка проходила в давно прошедшие времена:
"техподдержка в средневековье"

[mellowman]

(неутомимому генератору вопросов)

И ещё более неутомимому игнорирователю ответов

[Гоша]

Рассыпуха - Искажения 0.005% (!!!), Шумы 66.664µV
ОУ - Искажения ОУ - 0.1%, Шумы 50.324µV


По искажениям Рассыпуха имеет 200-ное превосходство, но шумы у неё выше на 15µV

Ну не совсем так. Если привести обе схемы к одинаковому Кус, то по шумам они практически одинаковы.
Во первых, не в 200 раз, а таки в 20.
Во вторых, и я уже об этом писал, шумит в основном первый каскад. На шумы последующих каскадов можно забить.
В третьих, схемы оптимизированы по шумам и искажениям.
В четвертых, когда производишь сравнение по шумам и искажениям, отключай один из источников входного напряжения, ставь его напряжение 0, чтобы он не влиял на измерения.
В четвертых, сможет ли кто нибудь услышать разницу 0,1% и 0,005%. Хочешь, я сделаю сэмплы с такими искажениями и попробуй послушать. А еще лучше, скачай Foobar и добавку к нему ABX и попробуй пройти этот тест.
К вопросу, почему на рассыпухе КНИ меньше.
В простых каскадах иногда происходит взаимокомпенсация нелинейностей. Но не на любой частоте и не для произвольного сигнала.
А в каскадах на ОУ эта компенсация выражена значительно меньше.
В конечном итоге, выбирать тебе.
Я, например, подсчитываю количество отверстий, которые нужно просверлить в плате, и потом решаю, стоит ли буровить лишних 30 отверстий из за неуловимой на слух разницы КНИ. И стоит ли из за этого возиться с настройкой режимов работы транзисторов рассыпухи.
Выбирай.
Вчерашний сэмпл и начало из "Stairway to Heaven".
Один из файлов с КНИ 0.1%, второй - 0.005%